iPon Hírek

Különleges bakteriális maradványok jelzik a Föld oxigénszegény időszakait

Dátum | 2012. 08. 08.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

2010-ben, a Deepwater Horizon katasztrófáját követően metánevő baktériumok lepték el a Mexikói-öblöt. A mikrobák megjelenését nagy érdeklődéssel figyelte a tudományos közvélemény, mivel egészen az olaj kiömléséig csak nagyon csekély számban mutatkoztak ilyen élőlények a környéken.

Az MIT kutatói nemrégiben azonosítottak egy bakteriális gént, amely talán magyarázattal szolgálhat a mikrobák gyors elterjedésére. A gén lehetővé teszi, hogy a baktériumok képesek legyenek túlélni a legszélsőségesebb, oxigénhiányos környezetben is, és nyugalmi állapotban maradnak mindaddig, amíg élelem, és az ennek lebontásához szükséges oxigén nem bukkan fel a környezetükben. A gén által kódolt fehérje, a HpnR felelős a 3-metilhopanoid nevű lipid termeléséért, amely a kutatók szerint fontos szerepet játszik abban, hogy a tápanyaghiányban szenvedő mikrobák kedvező körülmények esetén képesek legyenek hirtelen „feléledni”, ahogy azt a Deepwater Horizon esete után is tették.

Ha mindez igaz, akkor viszont a lipid egyfajta biológiai mutatóként is használható, és felbukkanása a kőzetrétegekben drámai változásokat jelöl az oxigénszintben a földtörténeti korok során. Ennek révén betekintést nyerhetünk a geológiai múltba, mondja Paula Welander, a kutatás vezetője. Számos olyan tömeges kihalási esemény történt a múltban, amely az óceánok oxigénszintjének hirtelen csökkenésével járt, a hopanoid biomarkerek megjelenése a kőzetrétegekben ezen időszakok biztos jele lehet, véli a kutató.


Elmélete igazolásának érdekében Welander a Methylococcus capsulatus nevű mai törzset kezdte vizsgálni. Ezeket a baktériumokat elsőként Bath egyik ókori római fürdőjében azonosították, de számos szélsőséges élőhelyen is megtalálhatók a faj képviselői, köztük olyan oxigénszegény területeken, mint a mélytengeri kürtők vagy a sárvulkánok falai. A baktérium azért is került az kutatók érdeklődésének középpontjába, mert nagy mennyiségben képes metánt lebontani, ezért úgy gondolták, hogy hasznos lehet a szennyeződések eltűntetésére vagy bioüzemanyagként.

Az M. capsulatus továbbá különleges felépítésű: a hopanoid struktúra öt szénatomos gyűrűjének harmadik tagján egy metilcsoport található. A geológiai kutatások eredményei alapján pedig az ilyen pozícióban található metilcsoportok gyűrűjükkel együtt nagyon jól megőrződnek a kőzetrétegekben, még akkor is, ha az eredeti organizmus már régen lebomlott.

Welander megvizsgálta a baktérium genomját, és azonosította a metilációért felelős gént (hpnR). Kidolgozott egy módszert a gén „kikapcsolására”, és létrehozott egy mutáns törzset. A mutáns, illetve az eredeti baktériumokból kitenyésztett kultúrákat aztán két hétig oxigénben szegény, metánban gazdag környezetben tartotta.

Az első hét alatt nagyon kevés különbség mutatkozott a két csoportban, mindkét törzs baktériumai szorgalmasan falták a metánt, és körülbelül hasonló ütemben gyarapodtak. A 14. napon azonban az eredeti törzs kezdte jelentősen túlnőni a mutáns változatot. Amikor Welander aktiválta az előzőleg kikapcsolt gént a mutáns törzsben, azok idővel utolérték növekedésben az vad változatot.


Elektronmikroszkóp alatt vizsgálva a két baktériumváltozatot kiderült, hogy míg az eredeti baktériumok sejtjei tele vannak vakuólumokkal, azaz membránokból álló sejtszervecskékkel, addig a mutáns törzs képviselőiből ezek hiányoznak. Welander elmondása szerint mindez bizonyítja, hogy a hpnR gén ezen membránok kitermelésén és megőrzésén keresztül segíti a baktériumok túlélését a legextrémebb körülmények között is.

„Ezek a baktériumközösségek általában csak tengődnek, igyekeznek túlélni azon a kevésen, ami a rendelkezésükre áll” ‒ mondja a kutató. „Aztán kapnak egy nagy adag oxigént vagy metánt, és onnantól ugrásszerű gyarapodásnak indulnak. Úgy vannak kitalálva, hogy maximálisan előnyt kovácsolhassanak az ilyen helyzetekből.”

Az eredmények különösen érdekesek geológiai szempontból. Az alacsony oxigénszint túlélését segítő metilcsoporttal ellátott hopanoidok ugyanis megőrződnek a kőzetrétegekben, így fontos információkkal szolgálhatnak a bolygó oxigénszintjében bekövetkező változásokról, ami sokat segíthet a nagy kihalási események jobb megértésében. 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!